JPH08126931A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筒状ワークの端面に精度よく所要の処理を施
すこと。 【構成】 本発明では、クランプ用シリンダアクチュエ
ータ６の低圧作動によってストッパブロック３およびク
ランプピース８間にヘッドパイプＷをその軸心方向に沿
って移動可能にクランプするとともに、このヘッドパイ
プＷの軸心位置を規定する。その後、基準用シリンダア
クチュエータ１４および押圧用シリンダアクチュエータ
１５の作動によって基準クランパ１９と押圧クランパ２
１との間にヘッドパイプＷをクランプするとともに、当
該ヘッドパイプＷの端面位置を規定し、さらに上記クラ
ンパ用シリンダアクチュエータ６の高圧作動によってヘ
ッドパイプＷをストッパブロック３およびクランプピー
ス８間に強固にクランプした後、基準用シリンダアクチ
ュエータ１４および押圧用シリンダアクチュエータ１５
の作動によって基準クランパ１９と押圧クランパ２１と
をヘッドパイプＷの端面延長域から退避させるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、端面を介して所要の処
理が施される柱状ワークを位置決め保持するためのクラ
ンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば自動二輪車用フレームの
ヘッドパイプ等、筒状ワークに対してその端面から中ぐ
り加工を施したり、加工後の内径を計測する場合には、
その端面を開放する必要があるため、周面を介して当該
ワークを保持するようにしている。通常、この種のワー
クを保持する手段としては、互いに開閉可能な一対のク
ランパを備え、かつ加工中や計測中の位置ずれを防止す
べくこれらクランパ間に上記ワークを強固にクランプす
るものが適用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した通
常のクランプ装置を適用した場合、ワークをクランプし
た後においては、該ワークの配置位置を変更すること、
つまりワークの位置決めを行うことが困難である。

【０００４】このため従来では、ワーク移載手段として
ロボット等の位置決め機能を有したものを適用し、この
ワーク移載手段の位置決め機能を利用することによって
ワークをクランプする以前に該ワークの端面位置等を規
定するようにしている。

【０００５】しかしながら、上記のように位置決め機能
を有するワーク移載手段を適用した場合にも、ワークの
前工程での加工誤差、並びにワーク移載手段による当該
ワークの把持位置の誤差に起因して配置位置にばらつき
が生じ、ワークに対する加工や計測の精度低下が招来さ
れる虞れがある。

【０００６】本発明の目的は、上記実情に鑑みて、端面
を介して筒状ワークに精度よく所要の処理を施すことの
できるクランプ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、端面を介して
所要の処理が施される柱状ワークを位置決め保持するた
めのクランプ装置において、前記柱状ワークの周面に当
接することにより、該柱状ワークをその軸心方向に沿っ
て移動可能にクランプし、かつこの柱状ワークの軸心位
置を規定する第１クランプ手段と、少なくとも一対のク
ランパを備えるとともに、これら各クランパが前記第１
クランプ手段にクランプされた柱状ワークの端面延長域
に対してそれぞれ出没可能に配設されており、前記第１
クランプ手段にクランプされた柱状ワークの両端面にそ
れぞれ前記クランパを当接することによって該柱状ワー
クの端面位置を規定する第２クランプ手段と、前記第２
クランプ手段の各クランパが前記柱状ワークの両端面に
当接した状態で前記柱状ワークの周面に当接することに
より、該柱状ワークの移動を阻止するワーク保持手段
と、前記柱状ワークが前記ワーク保持手段によって保持
された後、前記第２クランプ手段の各クランパをそれぞ
れ前記柱状ワークの端面延長域から退避させる退避手段
とを備えている。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、筒状ワークの軸心位置およ
び端面位置を規定した後、第２クランパ手段の各クラン
パが退避した状態で該筒状ワークの端面に所要の処理を
施すことができる。

【０００９】

【実施例】以下、一実施例を示す図面に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１および図２は、本発明に係るク
ランプ装置を適用したワーク処理設備を概念的に示した
もので、自動二輪車用フレームにおけるヘッドパイプＷ
の中ぐり加工および内径測定を行うワーク加工計測設備
を例示している。同図に示すように、このワーク加工計
測設備で所要の処理が施されるヘッドパイプＷは、鉄製
のもので、両端部が太径に形成された円筒状を成してい
る。なお、以下の説明においては、便宜上、上記ヘッド
パイプＷの筒状部分を細径部Ｗｓと称し、かつその両端
部の太径に形成された部分を太径部Ｗｈと称する。ま
た、上記ワーク加工計測設備では、中ぐり加工設備と内
径計測設備とがメインテーブル１上に並設され、これら
中ぐり加工設備および内径測定設備にそれぞれクランプ
装置が対称に構成されているため、以下においては内径
測定設備について順次説明していく。

【００１０】同図に示すように、この内径計測設備は、
上記メインテーブル１の上面中央部に一対の基準ブロッ
ク２および一対のストッパブロック３を備えているとと
もに、該メインテーブル１の上面端部に一対のガイドプ
レート４を備えている。

【００１１】基準ブロック２は、図１および図３に示す
ように、水平面に対してそれぞれ上下に４５°ずつ傾斜
する態様で互いに直角配置された一対の基準傾斜面２ａ
と、これら基準傾斜面２ａにそれぞれ上記ヘッドパイプ
Ｗの細径部Ｗｓが当接された場合に該細径部Ｗｓの下面
に当接する基準水平面２ｂとを有して構成されており、
互いに平行となる態様で同一方向に向けて上記メインテ
ーブル１の中央部上面に並設されている。

【００１２】ストッパブロック３は、図１および図２に
示すように、上記ヘッドパイプＷにおける太径部Ｗｈの
外径と同一の内径に形成された円弧状の基準周面３ａを
有しており、上記ヘッドパイプＷの細径部Ｗｓがそれぞ
れ上記一対の基準ブロック２の基準傾斜面２ａおよび基
準水平面２ｂに当接した場合に該ヘッドパイプＷの太径
部Ｗｈ外周面に当接する位置に配置されている。

【００１３】ガイドプレート４は、平板状を成し、上記
基準ブロック２の側面に対して平行となる態様で上記メ
インテーブル１の上面から立設されており、互いの間に
スライドブロック５を備えている。スライドブロック５
は、その先端面の中央部に摺動孔５ａを有した角柱状を
成しており、上記一対のガイドプレート４間に移動可能
に配設され、その基端部を介してクランプ用シリンダア
クチュエータ６の作動ロッド６ａに連結されている。ク
ランプ用シリンダアクチュエータ６は、図１および図３
に示すように、上記一対のガイドプレート４に沿って配
設されており、そのシリンダ本体６ｂが取付ブラケット
７を介して上記メインテーブル１に保持されている。

【００１４】また、上記内径計測設備は、上記一対のス
トッパブロック３に対向する部位にそれぞれクランプピ
ース８を備えている。クランプピース８は、図１乃至図
３に示すように、上記一対のストッパブロック３と同様
に、上記ヘッドパイプＷにおける太径部Ｗｈの外径と同
一の内径に形成された円弧状の押圧当接面８ａを有して
おり、各押圧当接面８ａを対応するストッパブロック３
の基準周面３ａに対向させる態様で共通の連結ブロック
９に保持されている。連結ブロック９は、図１、図６お
よび図７に示すように、上記ヘッドパイプＷよりも十分
な長さを有した矩形平板状を成しており、その裏面中央
部に取り付けられた受座１０の中心部に連設ロッド１１
を備えている。連設ロッド１１は、その先端部に長孔１
１ａを有した円柱状を成し、該長孔１１ａを上下方向に
向ける態様で上記受座１０から水平方向に沿って延在さ
れており、その先端部を介してスライドブロック５の摺
動孔５ａに嵌入され、さらに上記長孔１１ａに連設ピン
１２を貫挿することにより、スライドブロック５に対し
て近接離反する態様で連係されている。

【００１５】図１、図３および図７からも明らかなよう
に、上記スライドブロック５と上記受座１０とは、互い
に対向する端面間に介在された４つの緩衝バネ１３の押
圧力によって互いに離反し、図１中の左方に示すよう
に、上記連設ピン１２が連設ロッド１１における長孔１
１ａの先端に当接した状態に保持されている。

【００１６】一方、上記内径計測設備は、図２に示すよ
うに、上記メインテーブル１の下方域に一対の位置決め
用シリンダアクチュエータ１４，１５を備えている。こ
れら位置決め用シリンダアクチュエータ１４，１５は、
図には明示していないが、シリンダ本体１４ａ，１５ａ
に作動ロッド１４ｂ，１５ｂとの間に作用するカム機構
を内蔵し、シリンダ本体１４ａ，１５ａに対する作動ロ
ッド１４ｂ，１５ｂのストロークに伴って該作動ロッド
１４ｂ，１５ｂがその軸心回りに適宜回転移動するもの
で、図４および図５に示すように、各作動ロッド１４
ｂ，１５ｂを互いに反対方向に向けた状態でそれぞれ取
付プレート１６，１７を介して上記メインテーブル１に
保持されている。

【００１７】図１中においてメインテーブル１の奥方側
（図中の上方）から作動ロッド１４ｂが突出する位置決
め用シリンダアクチュエータ（以下、単に基準用シリン
ダアクチュエータ１４と称する）は、図５に示すよう
に、作動ロッド１４ｂの先端部に外方に向けて延在する
基準アーム１８を備えるとともに、該基準アーム１８の
先端部に基準クランパ１９を備えている。基準アーム１
８は、上記作動ロッド１４ｂの軸心から上記メインテー
ブル１の上面までの距離よりも大きな長さを有してお
り、上記基準用シリンダアクチュエータ１４が最も縮退
作動した場合にその先端部が上記一対の基準ブロック２
における基準水平面２ｂの延長上において該基準水平面
２ｂよりも上方に突出する一方、図２に示すように、上
記基準用シリンダアクチュエータ１４が最も伸長作動し
た場合にその先端部が作動ロッド１４ｂの軸心よりもさ
らに低い位置に配置される態様で該作動ロッド１４ｂに
固定されている。基準クランパ１９は、上記基準アーム
１８の先端部における上記メインテーブル１に対向する
面に取り付けられており、該メインテーブル１に対向す
る基準面１９ａが上記基準ブロック２の側面に平行、か
つ該基準ブロック２の基準水平面２ｂに対して直交する
態様で平坦に形成されている。

【００１８】図１中において手前側（図中の下方）から
作動ロッド１５ｂが突出する位置決め用シリンダアクチ
ュエータ（以下、単に押圧用シリンダアクチュエータ１
５と称する）は、図４に示すように、作動ロッド１５ｂ
の先端部に外方に向けて延在する押圧アーム２０を備え
るとともに、該押圧アーム２０の先端部に押圧クランパ
２１を備えている。押圧アーム２０は、上記基準アーム
１８と同様に、上記作動ロッド１５ｂの軸心から上記メ
インテーブル１の上面までの距離よりも大きな長さを有
しており、上記押圧用シリンダアクチュエータ１５が最
も縮退作動した場合にその先端部が上記一対の基準ブロ
ック２における基準水平面２ｂの延長上において該基準
水平面２ｂよりも上方に突出する一方、上記押圧用シリ
ンダアクチュエータ１５が最も伸長作動した場合にその
先端部が作動ロッド１５ｂの軸心よりもさらに低い位置
に配置される態様で該作動ロッド１５ｂに固定されてい
る。押圧クランパ２１は、上記押圧アーム２０の先端部
における上記メインテーブル１に対向する面に操作ネジ
２２を介して着脱可能に取り付けられており、該メイン
テーブル１に対向する押圧面２１ａが上記基準クランパ
１９の基準面１９ａに対して平行となる態様で平坦に形
成されている。

【００１９】なお、この実施例で適用される押圧用シリ
ンダアクチュエータ１５は、その作動圧力が上記基準用
シリンダアクチュエータ１４の作動圧力よりも小さく設
定されている。また、上記押圧クランパ２１は、測定す
べきヘッドパイプＷの長さに応じて適宜交換するため
に、互いに長さの異なるものがあらかじめ複数個用意さ
れている。

【００２０】上記のように構成された内径計測設備で
は、図１中の左方に示すように、クランプ用シリンダア
クチュエータ６が最も縮退作動され、かつ上記基準用シ
リンダアクチュエータ１４および上記押圧用シリンダア
クチュエータ１５がそれぞれ最も伸長作動された状態が
作業待機状態となっている。つまり、作業待機状態にお
いては、一対のクランプピース８がそれぞれストッパブ
ロック３から最も離隔した位置に占位され、かつ上記基
準アーム１８および上記押圧アーム２０の各先端部がそ
れぞれ一対の基準ブロック２における基準水平面２ｂの
延長域から退避した位置に占位されている。また、押圧
クランパ２１としては、測定すべきヘッドパイプＷの長
さに応じたもの、つまり上記基準用シリンダアクチュエ
ータ１４および上記押圧用シリンダアクチュエータ１５
がそれぞれ最も縮退作動された場合に、その押圧面２１
ａと上記基準クランパ１９の基準面１９ａとの間にヘッ
ドパイプＷの長さと同一の間隔を確保するものが押圧ア
ーム２０の先端部にに取り付けられている。

【００２１】上述した作業待機状態から図示していない
起動スイッチをＯＮすると、図示していない適宜のワー
ク移載手段、たとえば位置決め機能を有したワーク移載
ロボットが作動することにより、測定すべき自動二輪車
用フレームのヘッドパイプＷがラフに位置決めされた状
態で、すなわちヘッドパイプＷの両端部に形成された太
径部Ｗｈがそれぞれクランプピース８とストッパブロッ
ク３との間に配置される態様で、その細径部Ｗｓを介し
て基準ブロック２の基準水平面２ｂ上に載置される。

【００２２】上記ヘッドパイプＷが基準水平面２ｂに載
置されたことが確認されると、次いで上記クランプ用シ
リンダアクチュエータ６に第１設定圧力の作動流体が供
給され、その作動ロッド６ａが伸長作動することによ
り、上記ヘッドパイプＷがその太径部Ｗｈを介して一対
のクランプピース８の押圧当接面８ａと一対のストッパ
ブロック３の基準周面３ａとの間に挟装保持される。こ
こで、上述した第１設定圧力とは、上記一対のクランプ
ピース８の押圧当接面８ａと上記一対のストッパブロッ
ク３の基準周面３ａとの間に挟装保持されたヘッドパイ
プＷがその軸心方向に沿って移動できる程度の極めて小
さい圧力である。

【００２３】この状態においては、上記ヘッドパイプＷ
の細径部Ｗｓが各基準ブロック２に設けられた一対の基
準傾斜面２ａにそれぞれ当接されるため、これら基準傾
斜面２ａによってヘッドパイプＷの軸心Ｗｃが予設定さ
れた内径計測位置に規定されることになる。

【００２４】上記クランプ用シリンダアクチュエータ６
の伸長作動によって上記ヘッドパイプＷが太径部Ｗｈを
介して一対のクランプピース８と一対のストッパブロッ
ク３との間に挟装保持されたことが確認されると、次い
で上記基準用シリンダアクチュエータ１４が縮退作動さ
れ、上記基準アーム１８の先端部に配設された基準クラ
ンパ１９が基準ブロック２における基準水平面２ｂの延
長上において該基準水平面２ｂよりも上方に突出した位
置に占位される。

【００２５】上記基準用シリンダアクチュエータ１４が
最も縮退作動されたことが確認されると、さらに上記押
圧用シリンダアクチュエータ１５が縮退作動され、上記
押圧アーム２０の先端部に配設された押圧クランパ２１
の押圧面２１ａが上記基準クランパ１９の基準面１９ａ
に対向する位置に配置される。

【００２６】ここで、上記基準用シリンダアクチュエー
タ１４および上記押圧用シリンダアクチュエータ１５が
縮退作動する過程においては、上記基準アーム１８およ
び上記押圧アーム２０が、図４並びに図５中の２点鎖線
で示すように、それぞれ初期の段階で回転移動を完全に
終了し、以降回転することなくメインテーブル１に近接
移動されることになるため、上記基準クランパ１９の基
準面１９ａと上記押圧クランパ２１の押圧面２１ａがそ
れぞれヘッドパイプＷの対応する端面Ｗｔに確実に当接
されることになり、しかも上述したように、上記押圧用
シリンダアクチュエータ１５の作動圧力が上記基準用シ
リンダアクチュエータ１４の作動圧力よりも小さく設定
されているため、上記ヘッドパイプＷがその軸心方向に
沿ってのみ適宜移動することにより、上記基準クランパ
１９の基準面１９ａを基準として当該ヘッドパイプＷの
端面Ｗｔが予設定された内径計測位置に規定されること
になる。

【００２７】上記基準用シリンダアクチュエータ１４お
よび上記押圧用シリンダアクチュエータ１５の縮退作動
によって上記ヘッドパイプＷの両端面Ｗｔにそれぞれ基
準クランパ１９と押圧クランパ２１とが当接されたこと
が確認されると、今度は上記クランプ用シリンダアクチ
ュエータ６に第２設定圧力の作動流体が供給され、上記
ヘッドパイプＷがその太径部Ｗｈを介して一対のクラン
プピース８と一対のストッパブロック３との間に強固に
挟装保持される。ここで、上述した第２設定圧力とは、
上記一対のクランプピース８と上記一対のストッパブロ
ック３との間に挟装保持されたヘッドパイプＷが軸心方
向に沿って移動すること、並びに該ヘッドパイプＷが径
方向に沿って移動することのいずれをも阻止するできる
程度の大きな圧力である。

【００２８】上記ヘッドパイプＷが太径部Ｗｈを介して
一対のクランプピース８と一対のストッパブロック３と
の間に強固に挟装保持されたことが確認されると、縮退
状態にある基準用シリンダアクチュエータ１４および押
圧用シリンダアクチュエータ１５が順次伸長作動され、
上記基準アーム１８および上記押圧アーム２０の各先端
部がそれぞれ一対の基準ブロック２における基準水平面
２ｂの延長域から退避した位置に作業待機位置に復帰移
動することになる。

【００２９】ここで、上記基準用シリンダアクチュエー
タ１４および上記押圧用シリンダアクチュエータ１５が
伸長作動する過程においては、上記基準アーム１８およ
び上記押圧アーム２０が、図４並びに図５中の２点鎖線
で示すように、それぞれ初期の段階で回転することなく
ヘッドパイプＷの対応する端面Ｗｔから離隔され、その
後回転することによって上記基準水平面２ｂの延長域か
ら退避することになるため、上記基準クランパ１９およ
び上記押圧クランパ２１がそれぞれヘッドパイプＷの対
応する端面Ｗｔから離隔する際に当該ヘッドパイプＷに
位置ずれが招来されることはない。

【００３０】この状態においては、上記ヘッドパイプＷ
が軸心Ｗｃおよび端面Ｗｔをそれぞれ予設定された内径
計測位置に配置した状態でその移動が阻止されているた
め、図示せぬ内径計測手段の作動によって当該ヘッドパ
イプＷの内径がその端面Ｗｔを介して正確に計測される
こととなる。

【００３１】なお、ヘッドパイプＷの計測が終了する
と、上記クランプ用シリンダアクチュエータ６が縮退作
動され、一対のクランプピース８がそれぞれ作業待機状
態に復帰される。

【００３２】以下、上述した作用が繰り返し行われ、ヘ
ッドパイプＷの内径計測が順次正確に行われる。

【００３３】また、中ぐり加工設備においても、上述し
た内径計測設備と同様の手順でヘッドパイプＷが軸心Ｗ
ｃおよび端面Ｗｔをそれぞれ予設定された加工位置に配
置した状態でその移動が阻止されるため、図示せぬ中ぐ
り加工手段の作動により、その端面Ｗｔを介して当該ヘ
ッドパイプＷの内周面に正確な中ぐり加工が順次施され
ることとなる。

【００３４】なお、上記実施例では、自動二輪車におけ
る鉄フレームのヘッドパイプをクランプするクランプ装
置を例示しているが、その他の筒状ワークや柱状ワーク
を保持することももちろん可能である。この場合、ワー
クは、その周囲が弧状に形成されている必要はなく、角
筒や角柱であってもよいし、また必ずしも細径部の両端
部にそれぞれ太径部が構成されている必要もない。

【００３５】また、上記実施例では、クランプ用シリン
ダアクチュエータの作動圧力を変化させることによって
同一の構成要素に第１クランプ手段とワーク保持手段と
の機能を満足させるようにしているが、これら第１クラ
ンプ手段およびワーク保持手段は、互いに別個に構成し
てももちろん構わない。なお、上記実施例においては、
第１クランプ手段およびワーク保持手段の一方のクラン
パを固定配置し、この一方のクランパに対して他方のク
ランパを近接離反移動させるようにしているが、両方の
クランパを互いに拡開可能に構成してもよい。

【００３６】さらに、上記実施例では、ワークの端面を
クランプする基準クランパおよび押圧クランパをそれぞ
れ回転移動させることによって該ワークの端面延長域か
ら退避させるようにしているが、その他の移動態様によ
ってこれらクランパをワークの端面延長域から退避させ
るように構成することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るクラ
ンプ装置によれば、筒状ワークの軸心位置および端面位
置を規定した後、第２クランパ手段の各クランパが退避
した状態で該筒状ワークの端面に所要の処理を施すこと
ができるため、筒状ワークの端面に加工や計測等の所要
の処理を正確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ装置の一実施例を概念的
に示したので、自動二輪車用フレームにおけるヘッドパ
イプの中ぐり加工および内径測定を行うワーク加工計測
設備の平面一部断面図である。

【図２】図１における矢視 II 図である。

【図３】図１における III−III 線断面図である。

【図４】図２における IV−IV 線断面図である。

【図５】図２における V−V 線断面図である。

【図６】図２における矢視 VI 図である。

【図７】図２における VII−VII 線断面図である。

【符号の説明】

３…ストッパブロック ５…スライドブロック ５ａ…摺動孔 ６…クランプ用シリンダアクチュエータ ８…クランプピース ９…連結ブロック １０…受座 １１…連設ヘッド １１ａ…長孔 １２…連設ピン １３…緩衝バネ １４…基準用シリンダアクチュエータ １５…押圧用シリンダアクチュエータ １８…基準アーム １９…基準クランパ ２０…押圧アーム ２１…押圧クランパ Ｗ…ヘッドパイプ Ｗｃ…ヘッドパイプの軸心 Ｗｔ…ヘッドパイプの端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面を介して所要の処理が施される柱状
   ワークを位置決め保持するためのクランプ装置におい
   て、 前記柱状ワークの周面に当接することにより、該柱状ワ
   ークをその軸心方向に沿って移動可能にクランプし、か
   つこの柱状ワークの軸心位置を規定する第１クランプ手
   段と、 少なくとも一対のクランパを備えるとともに、これら各
   クランパが前記第１クランプ手段にクランプされた柱状
   ワークの端面延長域に対してそれぞれ出没可能に配設さ
   れており、前記第１クランプ手段にクランプされた柱状
   ワークの両端面にそれぞれ前記クランパを当接すること
   によって該柱状ワークの端面位置を規定する第２クラン
   プ手段と、 前記第２クランプ手段の各クランパが前記柱状ワークの
   両端面に当接した状態で前記柱状ワークの周面に当接す
   ることにより、該柱状ワークの移動を阻止するワーク保
   持手段と、 前記柱状ワークが前記ワーク保持手段によって保持され
   た後、前記第２クランプ手段の各クランパをそれぞれ前
   記柱状ワークの端面延長域から退避させる退避手段とを
   備えたことを特徴とするクランプ装置。